最近，山东大学物理学院陈峰教授和西班牙马德里自治大学物理材料系D. Jaque教授合作，首次报道了利用选择性氧离子注入的方法实现Nd：YAG陶瓷条形光波导的新进展。该研究成果发表在美国《光学快报》［Optics Letters 34，28-30 （2009）］，并被美国材料学会期刊MRS Bulletin，在其“研究／研究者”（Research/Researchers）专栏特别撰文介绍［MRS Bulletin 34，75-76 （2009）］。

 

相关研究得到了国家自然app基金等项目的支持。研究发现在波导区折射率会增高（△n=+0.001），形成折射率增强势阱，而在波导与衬底交界处折射率会降低，（△n =-0.006）形成光位垒。实验中观察到TM00模的近场光强图像与使用光束传播方法模拟的得到的结果吻合。条形波导的传输损耗为1.5dB/cm，这仅为使用碳离子在类似条件下注入Nd：YAG单晶形成条形波导的损耗的三分之一。他们分别测量了注入前后Nd离子的光谱特性。结果表明，4F3/2的亚稳态光谱在注入后有微小变化，寿命仅仅减小了3%；离子注入使得吸收线在936nm附近有略微展宽并向短波移动。他们认为这是由点阵无序程度的微小增加和Nd离子周围晶场微小的变化引起的。总之，Nd离子的发光特性在波导区被很好的保存了下来。因此，氧离子注入Nd：YAG陶瓷形成的条形波导适合做有源集成光学器件，这对进一步实现Nd：YAG陶瓷波导激光的制备有重要意义。

 

Nd：YAG陶瓷是大功率连续和脉冲固体激光器的新一代增益介质，与Nd：YAG晶体相比，Nd：YAG陶瓷具有制备简单、成本低廉、掺杂浓度高、易于大批量生产等优点，并且其光学物理特性与晶体材料基本相同，是当今激光材料的研究热点之一。光波导是集成光学的基本原件，可以将光的能量约束在截面非常小的区域内。用一定条件的激光对激光材料制备出的波导进行泵浦，就会实现波导激光输出。结合Nd：YAG陶瓷优良的激光特性和光波导技术，可以实现稳定输出的高功率集成激光器，具有重要的应用前景。